馬鈴薯晚疫病水平抗性與β-氨基丁酸誘導(dǎo)抗性防衛(wèi)系統(tǒng)基因表達(dá)的差異.pdf

1、2008年被聯(lián)合國宣布為“國際馬鈴薯年”，彰顯出馬鈴薯作為世界上第四大糧食作物在糧食安全和消除貧困中所具有的至關(guān)重要的作用。由致病疫霉[Phytophthora infestans（Mont.）de Bary]引起的晚疫病作為第一大糧食作物病害，在世界各地流行頻繁，已成為制約全球馬鈴薯生產(chǎn)和發(fā)展的重要因素?；瘜W(xué)藥劑防治晚疫病的手段由于引起環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留以及抗藥生理小種的產(chǎn)生等一系列問題而受到詬病，利用馬鈴薯自身的防御機(jī)制來提高抗病能

2、力已成為晚疫病防治的一種新思路。主效R基因控制的垂直抗性很容易被新的病原菌生理小種克服，由微效多基因控制的水平抗性因其抗性穩(wěn)定持久，越來越受到育種家的親睞。馬鈴薯對晚疫病的抗性還能經(jīng)外界生物或非生物因子所誘導(dǎo)。β-氨基丁酸（β-aminobutyric acid，BABA.）即能誘導(dǎo)這種抗性，且誘導(dǎo)的抗性具有水平抗性的特征。然而目前對水平抗性和β-氨基丁酸誘導(dǎo)抗性的機(jī)理研究還很薄弱，極大限制了抗性機(jī)制的深入研究和抗性資源的充分利用。本研

3、究旨在通過比較水平抗性和BABA誘導(dǎo)抗性差異表達(dá)基因的異同，了解馬鈴薯晚疫病水平抗性與誘導(dǎo)抗性之間的關(guān)系，探索BABA誘導(dǎo)抗性和晚疫病水平抗性產(chǎn)生的分子機(jī)理。取得的主要研究結(jié)果如下：
　　 1.以剔除了來源于Solanum demissum的R1-R11的馬鈴薯植株為材料，噴施不同濃度的BABA，然后接種P.infestans，結(jié)果表明2mmol/L和4mmol/L濃度的BABA預(yù)處理3d和4d能有效誘導(dǎo)馬鈴薯對晚疫病的抗性。<

4、br>　　 2.利用cDNA-AFLP技術(shù)篩選到101個在馬鈴薯水平抗性和BABA誘導(dǎo)抗性（BABA-IR）產(chǎn)生過程中差異表達(dá)的片段，其中49個差異片段為P.infestans和BABA共同誘導(dǎo)表達(dá)，說明BABA在很大程度上通過激活植物防衛(wèi)體系來表達(dá)誘導(dǎo)抗性。并且多數(shù)共同誘導(dǎo)表達(dá)的片段對BABA的響應(yīng)速度更快，說明誘導(dǎo)植物防衛(wèi)基因的快速表達(dá)是BABA-IR的重要機(jī)制。NCBI數(shù)據(jù)庫和TIGR馬鈴薯TC數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果表明，共同誘導(dǎo)表達(dá)的

5、差異片段的同源基因參與抗病反應(yīng)的各個方面，包括與信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的基因以及與植保素和生物堿生物合成相關(guān)的基因等。利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默體系初步驗證兩個差異片段在誘導(dǎo)抗性中起重要作用，進(jìn)一步證明所篩選的差異表達(dá)基因確實參與了植株對晚疫病抗性的反應(yīng)。
　　 3.部分篩選出的差異表達(dá)片段與參與SA和JA信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)的基因同源，表明SA和JA依賴的信號傳導(dǎo)途徑可能參與到BABA誘導(dǎo)抗性產(chǎn)生的過程中來。這些信號傳導(dǎo)相關(guān)的差異片段

6、同樣能被P. infestans誘導(dǎo)表達(dá)，意味著BABA啟動了植物本身所具有的抵御病原入侵的信號途徑，馬鈴薯BABA誘導(dǎo)抗性與水平抗性的抗性機(jī)制存在更為廣泛的交聯(lián)。
　　 4.利用電子克隆和RACE相結(jié)合的方法克隆了一個晚疫病菌和BABA共同誘導(dǎo)表達(dá)的基因StWRKY5的全長編碼序列，推測編碼297個氨基酸，3’端包含339bp的非編碼序列。預(yù)測蛋白的結(jié)構(gòu)顯示StWRKY5含有WRKYGQK的保守基序和C2H2型鋅指基序，該基因